הטיפול שעשוי למנוע פיגור התפתחותי ואוטיזם נמצא כבר בשלבי פיתוח התרופה
מחקרים
RESEARCH
מה מעניין אותך?
מחקר
15.11.2018
מקטע הגן שיגן על המוח מפני אוטיזם ופיגור
- מוח
בכל הקשור להיריון וללידה, אנחנו בדרך כלל לא אוהבים הפתעות. ככל שהרפואה מתקדמת, גדל סל בדיקות ההיריון המומלץ לנשים, על מנת לאתר בעיות ומומים בעובר. המיכשור משתכלל גם הוא, ומבדיקות אולטראסאונד בשחור לבן, עברנו כבר מזמן לבדיקות צבעוניות בתלת מימד. אבל לצערנו, טרם נמצאה הדרך לאבחון מוקדם של אוטיזם - הפרעה התפתחותית-נוירולוגית בעלת דרגות שונות, שמקשה על האדם לקיים אינטראקציה חברתית ותקשורתית, וניתנת לאבחון בדרך כלל בשנים הראשונות לחיי הילד.
כ-0.17% מכלל הילדים האוטיסטים, סובלים מתסמונת ADNP - מוטציה גנטית הנמנית על הגורמים המרכזיים לעיכוב התפתחותי ולאוטיזם אצל ילדים. המוטציה שגורמת לתסמונת ADNP היא רנדומלית, לא צפויה וכנראה מתרחשת בזמן ההיריון – לא ברור מתי. אפשר לזהות את תסמונת ה-ADNP די מוקדם בילדים המתפתחים לאחר הלידה, הם לוקים בהתפתחות איטית מחד ובבקיעת שיניים מוקדמת מאידך, ולכן הדרך היחידה לשפר את המצב, היא רק לאחר הלידה.
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' אילנה גוזס מביה"ס לרפואה ע"ש סאקלר ומביה"ס סגול למדעי המוח, גילו כי טיפול מרגע הלידה באמצעות NAP - מקטע של הגן ADNP, שיש לו תפקיד מרכזי בהתפתחות הקוגניציה - 'נירמל' את התפתחותם של עכברי מודל לתסמונת ADNP. החוקרים מאמינים שהתגלית תסלול את הדרך לתרופה חדשה.
"לפני כ-20 שנה גילינו במעבדה שלי גן בשם ADNP, אשר בהיעדרו המוח אינו נוצר, והעובר מת בשלב מוקדם," אומרת פרופ' גוזס. "בהמשך מצאנו שלאותו גן יש תפקיד בהתפתחות הקוגניציה, וכי עוברים עם חסר חלקי ב-ADNP ישרדו, אך יסבלו במהלך חייהם מפיגור שכלי, ולרוב גם מאוטיזם. כמו כן איתרנו והפקנו מהחלבון המקודד על ידי הגן מקטע פעיל ששמו NAP. בשנים האחרונות, עם התפתחות הטכנולוגיה של ריצוף גנטי, התגלו אצל חלק מהילדים האוטיסטים ו/או עם פיגור שכלי מוטציות אקראיות בגן ADNP, המתחוללות כנראה במהלך ההיריון: החלבון הנוצר קצר מהרגיל, וכתוצאה מכך, הילדים סובלים מחסר חלקי ב-ADNP. תופעה זו מכונה תסמונת ADNP, ואנחנו ביקשנו לבדוק אם היא בת-תיקון."
שיפור משמעותי בתפקוד המוח
לצורך המחקר פיתחו החוקרים זן חדש של עכברים: זיווג של עכברים עם תסמונת ADNP עם עכברים בעלי חומר פלורסנטי זוהר במוחם, באמצעותם יכלו החוקרים לראות ולספור במדויק את כמות הסינפסות הנוצרות במוח. "החומר הזוהר מסמן את הנקודות במוח שבהן נוצרות הסינפסות – נקודות הקישור בין תאי העצב," מסבירה פרופ' גוזס. "מצאנו שבעכבר עם תסמונת ADNP נוצר רק כחצי ממספר הסינפסות בהשוואה לעכבר בריא – בעיקר באזורי הקורטקס וההיפוקמפוס של המוח, האחראים למרבית הפעילות הקוגניטיבית. אותם עכברים הראו תכונות של עיכוב התפתחותי, קושי חברתי ורגישות יתר, בדומה לילדים עם פיגור שכלי ואוטיזם."
בשלב הבא העניקו החוקרים טיפול לעכברים הפגועים: הזרקה יומיומית של הפפטיד NAP מרגע לידתם, והמשך טיפול כתרסיס לאף לעכברים שנגמלו מיניקת חלב האם. התוצאות היו מרשימות ביותר. העכברים המטופלים, בניגוד לאלה שלא טופלו, התפתחו באופן משופר ואף תקין על פי מגוון מדדים: הם השמיעו קולות כדי לקרוא לאימהותיהם, גילו יכולת הליכה וכושר זיכרון תקינים, ידעו להבחין בין עכבר מוכר לבלתי מוכר, ופיתחו כוח בשריריהם – בדומה לעכברים בריאים. בדיקת מוחם של העכברים שטופלו ב-NAP העלתה כי הוא החל לייצר מספר תקין של סינפסות.
המחקר בוצע על ידי קבוצת מחקר במעבדתה של פרופ' גוזס, בהשתתפות הדוקטורנטים גל הכהן-קליימן, שלמה סרגוביץ', גדעון כרמון ואיריס גריג, ובשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת מק'גיל בקנדה ומרכז BIOCEV לביוטכנולוגיה בצ'כיה. המאמר התפרסם לאחרונה בכתב העת Journal of Clinical Investigation.
בדרך לתרופה
נכון להיום נמצא NAP (המכונה גם 201CP) בפיתוח בחברת קורוניס נוירוסיינס, ופרופ' גוזס משמשת כמדענית הראשית של החברה. לאחרונה קיבלו אישור ממנהל המזון והתרופות האמריקאי למעמד של תרופת יתום לטיפול בילדים עם תסמונת ADNP. תרופות יתום מוגדרות כמוצר כימי או ביולוגי, המשמש לטיפול במחלה נדירה, אשר מספר החולים בה אינו עולה על 200,000 לפי המדד האמריקאי, או 190,000 באיחוד האירופי. תחת קטגוריה זו, גם תרופות למחלות מאוד נדירות, שפחות משתלם להשקיע בהן מבחינה כלכלית, זוכות לתקציבים ולמימוש. בתחילת ספטמבר נפגשו נציגי החברה עם נציגי ה-FDA והתוו דרך המשך ברורה להגשת התכנית הסופית לפיתוח התרופה חדשה.
"אנחנו מקווים ומאמינים שהמחקר שלנו יהווה קרש קפיצה לפיתוח טיפול מניעתי תומך בבני אדם," מסכמת פרופ' גוזס. "מניעה - ולו גם חלקית - של תופעות של אוטיזם ועיכוב התפתחותי, הנובעות מתסמונת ADNP, תמנע סבל רב מאלפי הורים וילדים בכל העולם."
מחקר
16.09.2018
באטמן – מאחוריך! ה"רובוטלף" מסתובב חופשי באוניברסיטת תל אביב
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב בנו רובוט אוטונומי שמנווט באמצעות גלי קול – ממש כמו עטלף
- מוח
רובוטים עצמאיים הם כבר מזמן לא תסריט מסרט מדע בדיוני. מכוניות ללא נהג, רחפנים זעירים וגם שואב אבק רובוטי, שמצחצח לנו את הבית בזמן שאנחנו עסוקים בדברים אחרים, כבר לא מפתיעים אף אחד. הרובוטים, שרק ילכו וישתכללו בשנים הקרובות, חולקים אתנו את אותו המרחב. גם הם, כמונו, צריכים לנווט ממקום למקום, לעקוף מכשולים ולהגיב לתנאי סביבה משתנים. האתגר של מפתחי רובוטים הוא למצוא דרכים "ללמד" אותם לעשות זאת בקלות.
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב בנו רובוט ראשון מסוגו, שמסוגל לנווט ולהתמצא בסביבה שלו לא באמצעות חוש הראייה, כפי שפועלים רוב הרובוטים היום, אלא דווקא על בסיס חוש השמיעה. הרובוט החדש הוא הראשון בעולם המשתמש בסונאר, והפיתוח שלו מבוסס על מחקר מעמיק של יכולות הניווט של העטלפים. הרובוט, שזכה לכינוי Robat (שילוב של המילים robot ו–bat באנגלית), או בעברית "רובוטלף", הוא תוצאה של פרויקט פורץ דרך שתוצאותיו התפרסמו לאחרונה בכתב העת PLOS Computational Biology.
לראות עם האוזניים
עטלפים משתמשים במנגנון הנקרא איכון הד כדי למפות סביבות חדשות. הם מפיקים גלי קול בתדרים גבוהים, ומעבדים את המידע המתקבל בגלים המוחזרים אליהם מהעצמים בסביבה. זהו מנגנון המתאים למי שלא מסתמך על חוש הראייה שלו. בצוללות, למשל, משתמשים בטכנולוגיה זו הנקראת סונאר לניווט ולגילוי ספינות. מודלים תיאורטיים רבים מנסים להסביר כיצד העטלפים עושים זאת, אך בפועל נעשו ניסיונות מועטים בלבד לבניית רובוט סונארי אוטונומי, אשר יחקה את פעילותם הייחודית ויתבסס אך ורק על חוש השמיעה.
תלמיד המחקר איתמר אליקים, בהדרכתם של ד"ר גבור קושה מבית הספר להנדסה מכנית, ופרופ' יוסי יובל מהמחלקה לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומבית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, הצליח לבנות את הרובוט הראשון שמחקה את הביולוגיה הייחודית של העטלפים.
"למיטב ידיעתנו, זהו הרובוט האוטונומי הראשון בעולם שמשתמש בביולוגיה של עטלפים, כדי לנווט את דרכו ולמפות את הסביבה באמצעות איכון הד בלבד, והוא מהווה פריצת דרך בטכנולוגיית עולם הרובוטיקה", אומר פרופ' יובל.
הרובוטלף מנווט בשטח בעזרת חוש השמיעה בלבד (צילום: איתמר אליקים)
שומע, עבור
הרובוטלף, שבנייתו ארכה כשנתיים, מצויד ב"פה" עטלפי: רמקול על-קולי, המפיק צלילים בתדרים האופייניים לשידורי העטלף, ובזוג אפרכסות "אוזניים": שני מיקרופונים הקולטים תדרים על-קוליים. הוא מנווט את דרכו בשטח לא מוכר בזמן אמת אך ורק באמצעות צלילים, בעזרתם הוא מגדיר את גבולות העצמים במרחב, מסווג אותם באמצעות מחשב, וכך מייצר מפה מדויקת של סביבתו תוך הימנעות ממכשולים.
"היום רובוטים מנווטים בעיקר באמצעות חוש דמוי-ראייה, כלומר באמצעות מצלמות וקרני לייזר. זהו חוש נהדר, אך לא נטול חסרונות", מסביר פרופ' יובל ומרחיב, " ניווט בחושך, באבק או בעשן, כמו מתחת להריסות או במהלך שריפה, יהיה קשה לרובוט שפעילותו מתבססת על חוש הראייה. כך גם במקום בו יש קירות שקופים או סבך שיחים. הרובוטלף שלנו פשוט יעבור דרך השיח, מפני שהוא יכול לשמוע מבעד לעלים. לפיתוח הזה עשויות להיות השלכות גדולות בפיתוח רובוטים מרובי-חושים, כפי שאנו בני האדם מרובי-חושים".
מה עושה העטלף בלילות
הרובוטלף שופך אור גם על חייהם על העטלפים. "הפרויקט נעשה בהשראה ביולוגית, לכן העדפנו להיצמד למאפייני החיה האמתית, כפי שהיא מתקיימת בטבע. אם היינו רוצים לבנות את המכונה הטובה ביותר, היינו בונים אותה אחרת. למשל, עם יותר אוזניים", מספר פרופ' יובל. "כזואולוג אני חושב שתוך כדי תהליך למדנו עוד על העטלפים. למשל, למדנו להבין טוב יותר את סדר העדיפויות החישתי של העטלף, ואת האופן שבו הוא מפענח אותות בזמן אמת".
בימים אלה, אליקים ופרופ' יובל עובדים על שיפורים לרובוטלף. "במקביל לשיפור ולדיוק האלגוריתמים, התחלנו לעבוד על בניית מספר רובוטלפים שינווטו יחד כקבוצה, ממש כפי שחלק ממיני העטלפים פועלים בטבע", מגלה פרופ' יובל ומסכם "אמנם מדובר בתכנית לטווח הרחוק, אך אנחנו מאמינים כי בעתיד נשיק רובוטלף שגם יעוף כמו עטלף אמתי". באטמן, מאחוריך.
דבר לסונאר שלי. פרופ' יובל וזוג עטלפים
מחקר
22.08.2018
בשורה חדשה בתחום חקר המוח: מוח אנושי על שבב
מוח אנושי שגודל על שבב יאפשר פיתוח יעיל יותר של תרופות למחלות נוירודגנרטיביות כמו פרקינסון ואלצהיימר
- מוח
האם קרוב היום שבו לא נזדקק לניסויים בבעלי חיים על מנת לחקור את המוח? "למעלה משישים אחוזים מהתרופות שעוברות בהצלחה ניסויים בבעלי חיים נכשלות בשלב הניסויים על בני אדם", אומר ד"ר בן מאיר מעוז מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית ומבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. "למרות הדמיון, מוח של עכבר פשוט אינו מוח של אדם. יתרה מכך, מחלות נוירודגנרטיביות הן מחלות שאופייניות בעיקר לבני אדם. מסיבה זו אנו שואפים לבנות מוח-על-שבב מתאי אדם, שידמה את תפקוד המוח במצב תקין ובמצבי מחלה."
המוח האנושי מורכב ממאה מיליארד נוירונים, השולטים בכל מחשבה ופעולה שלנו, והוא האיבר המורכב והעדין ביותר בגוף האדם. מכיוון שכך, המוח זקוק להגנה מיוחדת מפני רעלנים. כלי הדם, המספקים למוח חמצן וחומרים מזינים, סלקטיביים מאוד לגבי החומרים שיכולים לעבור מהדם למוח ולהפך, ולכן הם נקראים מחסום הדם-מוח (Brain-blood barrier). מעבר להיותו מחסום פיזי, המחסום מווסת באופן פעיל את תפקודי המוח, אלא שעד היום לא היה ברור כיצד הוויסות הזה נעשה בפועל.
פיצוח האינטראקציה בין תאי העצב לכלי הדם
"ידוע שיש קשר בין כלי הדם של המוח לפעילות המוחית עצמה", מסביר ד"ר מעוז. "על העיקרון הזה, למשל, פועלים מכשירי MRI: כשאנחנו מאמצים אזור מסוים של המוח, כלי הדם מזרימים יותר דם לאזור – והמכשיר מודד את הפעילות המוגברת. עם זאת, קשה מאוד להבין את האינטראקציה בין כלי הדם לתאי העצב ברמה התאית. מטבע הדברים לא ניתן לעבוד עם מוח אנושי חי, ואילו תאים בתרביות אינם משקפים את הקישוריות הזאת. הקישוריות בין התאים משפיעה מאוד על תכונותיהם. תאי עצב שגדלים בצלחת פטרי שונים בתכונותיהם מתאי עצב שמחוברים לתאי כלי הדם".
הפתרון שמצא ד"ר מעוז הוא איבר-על-שבב: גידול רקמה אנושית מתרומת רקמות ומתאי גזע שהומרו לתאי איברים, כך שניתן לדמות את פעילות האיבר בצורה מבוקרת ולחבר בין החלקים השונים של המוח. בארבע השנים האחרונות בנה ד"ר מעוז מערכת חיה, המדמה את האינטראקציות של המוח אנושי: רקמת מוח-על-שבב, המחוברת לשתי רקמות כלי דם ותאי עצב, המדמות את מחסום הדם-מוח. המחקר נעשה בשיתוף עם מכון וויס, אוניברסיטת הרווארד ומכון KTH השבדי, ותוצאותיו התפרסמו בכתב העת Nature Biotechnology.
מערכת שלמה שעובדת
"איבר-על-שבב זאת טכנולוגיה שהומצאה לפני כעשור", מסביר ד"ר מעוז, "אבל היישום שלה בהבנת תהליכים ביולוגים בסיסיים במוח היה מוגבל מאוד. הסיבה לכך הייתה שעד כה בחנו את רקמת המוח במנותק ממחסום הדם. אנחנו יצרנו מערכת שלמה והוכחנו שהיא עובדת. כך, למשל, הכנסנו מתאמפטמין, הסם מהסדרה 'שובר שורות', לשבבי תאי הדם, וראינו שאנחנו מקבלים על שבב המוח את אותן התופעות שמתקבלות אצל אנשים המשתמשים בסם".
בתום שורה של ניסויים מוצלחים, שנועדו לבחון את המערכת, ד"ר מעוז ועמיתיו הראו לראשונה שכלי הדם במוח לא רק מתרחבים ומתכווצים, אלא משחררים כימיקלים שמשפיעים ישירות על תאי העצב, מייעלים ומזרזים את פעילותם – כחלק אינטגרלי מהתהליך הנוירולוגי. מעבר לתרומתה המחקרית, פריצת הדרך של ד"ר מעוז פותחת את האפשרות לבחינה יעילה יותר של תרופות על בני אדם, בדגש על מחלות נוירודגנרטיביות, דוגמת פרקינסון ואלצהיימר.
"המוח שבנינו במעבדה מאפשר לנו לבחון תהליכים ביולוגיים מורכבים ואת השפעתן של תרופות על בני אדם מבלי לסכן איש, ומבלי להרע לחיה, וזאת בדרך יעילה מאי פעם." אומר ד"ר מעוז, "איבר-על-שבב הוא לא רק כלי מחקרי. ה-FDA כבר יצא ביוזמת פיתוח איברים-על-שבבים כחלק מתהליך פיתוח התרופות, ומספר שיתופי פעולה כבר נוצרו בין המעבדה שלי לחברות תרופות מהארץ ומהעולם".
"בימים אלה", מסכם ד"ר מעוז, "אנחנו מוסיפים איברים נוספים, כמו מערכת חיסונית וכבד, במטרה לבנות לבסוף מודל שלם של גוף האדם על שבבים, שיחליף את הצורך בחיות במעבדה ויעניק לחוקרים רזולוציות חסרות תקדים להשפעה של כימיקלים שונים על מוח האדם – ולהתפתחותן הביולוגית של מחלות שונות הייחודיות לאדם".
מחקר
09.07.2018
"כפתור הווליום" שיווסת את רמת הרגישות שלנו לסביבה
חוקרי מוח מאוניברסיטת תל אביב מצאו את המוליך העצבי, הממלא תפקיד משמעותי בקליטה מודעת של מידע חושי, בעזרתו ניתן יהיה לשפר את חיינו ואף להציל חיים
- מוח
רגישות יתר לסביבה, או לחילופין מחסור בה, משבשים את איכות חיינו. רובנו מתמודדים ברמה יומיומית עם חוסר איזון בקליטת מידע חושי. לדוגמא, בעלי רגישות גבוהה מדי עלולים לסבול מבעיות שינה, אחרים "קופצים" למשמע רעש חזק, אוטיסטים אפילו עלולים להיכנס לחרדה בסביבה רועשת. לעומתם, אלו הסובלים מהעדרה של רגישות למידע החושי בסביבתם מתנהגים באפאטיות, ונראה כאילו הדברים חולפים על פניהם. חוסר רגישות זמני עלול להוביל לסכנת חיים ממשית, למשל בנהיגה, כשלרגע אנחנו "לא שמים לב".
מחקר שהתבצע במעבדתו של ד"ר יובל ניר בבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ובבית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, הוביל לגילוי חשוב בשאלה המעסיקה את המדע כבר זמן רב: מתי מידע הנקלט בחושים מגיע לתודעה ומתי לא. החוקרים מצאו כי אחד החומרים החשובים בתהליך הוא מוליך עצבי בשם נוראדרנלין. הם סבורים, כי תגליתם עשויה להוות בסיס לפיתוח טיפולים למצבים הקשורים בעודף רגישות או בתת-רגישות לגירויים סביבתיים, שיוכלו בעתיד לשנות ואף להציל חיים. המחקר התפרסם בכתב העת המדעי Current Biolog.
באיזה שלב נכנס הנוראדרנלין לתמונה
"נוראדרנלין הוא מוליך עצבי מוכר, שמשפיע על פעילות המוח", מסביר ד"ר ניר, "בין היתר ידוע כי הוא מצוי במוח בכמות גבוהה כשאנחנו ערים, וכי רמתו יורדת משמעותית בזמן השינה, כאשר אנו מנותקים מסביבתנו. נתונים אלה הובילו אותנו להשערה, כי נוכחותו של נוראדרנלין חשובה לקליטת מידע חושי בתודעה". הם החליטו לבדוק מתי בדיוק נכנס הנוראדרנלין לפעולה.
את המחקר הובילו במשותף ד"ר הגר גלברד-שגיב ואפרת מגידוב ממעבדתו של ד"ר ניר, והוא התבצע בשיתוף פעולה עם פרופ' תלמה הנדלר וד"ר חגי שרון ממרכז סגול לתפקודי מוח במרכז הרפואי תל אביב (איכילוב). כדי לבחון את השערתם, ביצעו החוקרים ניסוי בהשתתפות 30 נבדקים בריאים. כל נבדק השתתף בשלושה מפגשים, בהפרשי זמן של שבוע. בתחילתו של כל מפגש בלע הנבדק גלולה שהונחה לפניו, כאשר גם הוא וגם הבודקים אינם יודעים מה יש בה: רבוקסיטין שמעלה את רמת הנוראדרנלין במוח, קלונידין שמוריד את רמת הנוראדרנלין, או פלצבו (אבקת סוכר) חסר השפעה. במסגרת שלוש הפגישות קיבל כל נבדק את כל שלוש התרופות, בסדר אקראי.
תחת השפעתו של כל אחד מהחומרים, התבקשו הנבדקים לבצע מטלות של תפיסה ויזואלית: לזהות על מסך תמונות מטושטשות שקשה מאוד להבחין בהן, על סף יכולת התפיסה. החוקרים השוו את ביצועי המשתתפים לפני ואחרי מתן התרופה, וגם בדקו את הפעילות המוחית בעת ביצוע המטלות באמצעות EEG, שמודד את הפעילות החשמלית במוח, ובעזרת טכנולוגיית fMRI המספקת הדמיה תפקודית של הפעילות המוחית.
"הממצאים העלו שיכולתם של הנבדקים להבחין בתמונות ולזהות מה מופיע בהן, הלכה והשתפרה ככל שרמת הנוראדרנלין במוחם עלתה, אך לא מיד עם החשיפה לתמונה, אלא בזמן תהליך העיבוד שלה", אומרת ד"ר הגר גלברד-שגיב ומסבירה "בדיקות ה-EEG הראו שהתגובה החשמלית במוח השתפרה, ככל שרמת הנוראדרנלין במוח הייתה גבוהה יותר, בשלב מאוחר יחסית של תהליך עיבוד התמונה. בדיקות ה-fMRI השלימו וחיזקו את הממצאים הללו, כשהראו גם כן כי נוראדרנלין העצים את התגובה בתחנות מאוחרות יותר של עיבוד התמונה בקליפת המוח, באזורים הידועים כאחראיים על הראייה. כלומר, בשתי המדידות השונות של הפעילות המוחית,EEG ו-fMRI, נצפתה השפעה של נוראדרנלין על השלבים המאוחרים של תהליך העיבוד, אלו שמובילים לכך שהתמונה שנקלטה בעין תירשם בתודעה. במילים אחרות, ניתן לומר שהנורואדרנלין היה נוכח כשהנבדק הפך למודע למה שראו עיניו", היא מסכמת.
המוביל הארצי של המידע החושי
אפרת מגידוב, ממובילות המחקר, מספרת על החשיבות של הממצאים: "ידענו כבר שנוראדרנלין מעורב בתהליכים קוגניטיביים גבוהים במוח, כמו שמירת מידע בזיכרון, קבלת החלטות, תגובות רגשיות של מתח ועוד. בזכות המחקר החדש, אנחנו יודעים כיום שיש לו תפקיד מרכזי גם בתהליכים לכאורה 'בסיסיים' יותר, כמו עיבוד מידע חושי. גילינו שנוכחות של נוראדרנלין מכתיבה את הסיכוי שנקלוט גירויים בסביבתנו. אפשר לומר שנוראדרנלין מהווה מעין 'כפתור ווליום', השולט בתגובה המוחית למתרחש בעולם סביבנו".
"אנחנו מאמינים שהממצאים שלנו יכולים להוביל בעתיד לכיוונים חדשים בטיפול במגוון בעיות והפרעות, הקשורות לרגישות האדם למתרחש בסביבתו", מסביר ד"ר ניר. "לדוגמה, נוכל לבדוק האם אנשים הסובלים מהפרעות שינה, המתקשים להירדם או מתעוררים בקלות מכל רחש, סובלים מרמות גבוהות יותר של נוראדרנלין. כך גם לגבי אוטיסטים הסובלים מרגישות-יתר וחשים מוצפים מכל גירוי חושי. נוכל לברר אם בקרב הלוקים בהפרעות נוירופסיכיאטריות, המנותקים מסביבתם, ישנן רמות נמוכות של המוליך העצבי, ואולי אף לפתח כלים לזיהוי מוקדם של רגעים קצובים בהם חלה רגישות מופחתת לסביבה, העלולה להוביל לירידה בזמן תגובה ולסכנה ממשית, למשל אצל נהגים או טייסים, וכך להציל חיים."
מחקר
05.07.2018
מוח של עטלף
פרופ' יניב אסף ופרופ' יוסי יובל עובדים יחד על אוסף יחיד מסוגו בעולם של סריקת מוחות יונקים
- מדעי החיים
- מוח
- רפואה ומדעי החיים
מדובר במקרה של "הביצה או התרנגולת": האם התנהגות בונה רשתות עצביות במוח, או שמבנה הרשתות במוח מכתיב את ההתנהגות? מסתבר ששניהם משפיעים זה על זה.
"האבולוציה הוכיחה כי התנהגות ספציפית גורמת למוח להתפתח בדרך מסוימת. בהמשך, הרשת העצבית במוח עשויה להכתיב התנהגות," מסביר פרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז. פרופ' יובל הוא ראש המעבדה לנוירו-אקולוגיה באוניברסיטת תל אביב. תחום הנוירו-אקולוגיה הוא תחום חדש המנסה לגשר בין מדעי המוח והאקולוגיה, המדברים לרוב בשפות שונות. הוא מתמחה בעטלפים ובחוש הסונאר שלהם, במעבדה יחידה במינה שהקים – מעבדת העטלפים.
הרצאתו של פרופ' יוסי יובל על תחום הנוירו-אקולוגיה במסגרת אירועי "אתנחתא" לקהל הרחב
לפני כמה שנים, הוא פנה למנחה שלו בתואר השני, פרופ' יניב אסף, ראש המחלקה לנוירוביולוגיה בפקולטה למדעי החיים, עם בקשה מפתיעה. יובל רצה לשתף פעולה עם פרופ' אסף, כדי שיוכל לחלוק את מומחיותו בתחום ה-MRI, כדי לסרוק מוחות של עטלפי-בר. השאלה שיוסי רצה להשיב עליה היא האם הסריקות יראו כיצד השימוש של העטלפים בחוש השמיעה שלהם לצרכי ניווט, הבא על חשבון חוש הראייה, משפיע על התפתחות הרשת המוחית שלהם?
"אני מתמקד בסריקת מוחות אנושיים, אז הייתי משועשע כשיוסי הציע לסרוק מוח של עטלף. ניסינו משהו שמעולם לא בוצע בעבר: סריקותMRI של יונקים פראיים שחיו בטבע," אומר פרופ' אסף. "עכשיו, חמש שנים מאוחר יותר, סרקנו מעל 100 מינים – כולם מתו בנסיבות טבעיות – כולל מינים רבים של עטלפים, וגילינו שלרשתות המוחיות של העטלפים יש רשת מפותחת מאוד של חוש השמיעה יחסית לרשתות העצביות של הראייה."
פרופ' יניב אסף מספר על פרויקט מיפוי המוח האנושי
מעטלפים אל כלל היונקים
מה שהתחיל כפרויקט מדעי צדדי, הפך לפריצת דרך של ממש. הסריקות, המיועדות להראות את המבנה והתפקוד של הרשתות והנוירונים במוח, חושפות עקרונות בסיס חשובים על מוחותיהם של כלל היונקים.
"כמו האינטרנט ורשתות מחשוב אחרות, או מערכות תחבורה וכבישים למשל, גם המוח הוא רשת. שני הצדדים של המוח, הימני והמשאלי, המכונים המיספרות, מחוברים בסיבים. הסריקות שלנו מראות שיונקים עם יותר חיבורים סיביים בין ההמיספרות, יקיימו פחות קשרים בהמיספרות עצמן, ולהיפך," מסביר פרופ' אסף. "המידע הזה עשוי להשפיע על הצורה שבה נבנות הרשתות."
הסיפור האמיתי של האדם שעליו נכתב הסרט "איש הגשם", מדגים את התופעה הזו: ההמיספרות של המוח שלו לא היו מחוברות. החיבורים המקומיים בכל המיספרה היו כל כך חזקים, שהוא היה מסוגל לחשב חישובים מתמטיים מסובכים תוך שניות. אבל המחסור בחיבורים בין שתי ההמיספרות, השפיע לרעה על ההתנהגות ועל התפקוד שלו. אנו זקוקים לשילוב של שני המאפיינים הללו בשביל מערכת מוחית חזקה ומתפקדת.
גישה לחוקרים מכל העולם
"חוקרי אבולוציה רבים מעוניינים בסריקות שלנו, אך הנלהבים מכולם הם דווקא מתמטיקאים וחוקרים מתחום מדעי המחשב, שעוסקים ביצירת רשתות מחשוב חכמות ויעילות ובבינה מלאכותית." אומר פרופ' אסף.
"כשאנשים שומעים על הפרויקט הזה בכנסים או מפה לאוזן, הם מיד רוצים לראות את הממצאים שלנו." מוסיף פרופ' יובל, "אבל אנחנו עוד לא מוכנים. אנחנו רוצים לסרוק מוחות של 10% מכלל היונקים, כלומר כ-500 מינים, כולל כאלה שיגיעו מחו"ל, וזה פרויקט יקר מאוד. אנו זקוקים לסטודנטים שיסייעו לנו לבנות את האוסף הזה מהר יותר. אנו מכוונים לבניית האוסף היחיד מסוגו בעולם – אוסף דיגיטלי של סריקות במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, שתהיה אליו גישה לחוקרים מכל רחבי העולם."
מחקר
10.06.2018
כיצד הצליחו חוקרות לבודד את רגע היווצרותה של חוויה אנושית?
מדעניות מתחום מדעי המוח שופכות אור על הרגע שבו נוצרת במוח חוויה חדשה
- מוח
"כשאנחנו טועמים שוקולד, שומעים מוסיקה או רואים פרח, מתרחש במוחנו תהליך פיזיולוגי של עיבוד מידע," אומרת ד"ר הגר גלברד-שגיב מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ומבית הספר סגול לחקר המוח באוניברסיטת תל אביב, "אך מעבר לכך נוצרת בנו חוויה איכותנית וסובייקטיבית – כמו למשל החוויה של טעם השוקולד או של שמיעת צלילי שיר אהוב. כיצד נוצרת החוויה הזאת – שבעיני רבים היא טעם החיים? איך והיכן נוצר הקשר בין העולם החיצוני הנקלט בחושים, לבין העולם הפנימי של החוויה והתודעה? בני האדם מחפשים תשובות לשאלות מרתקות אלה כבר אלפי שנים, וכל דור מתמודד איתן בכלים העומדים לרשותו. אנחנו חיפשנו נקודת מבט חדשה באמצעות טכנולוגיות מתקדמות של חקר המוח."
חדירה לעומק המוח
כדי לבדוק מה בדיוק מתרחש במוח כשאנו חווים משהו חדש, נעזרו החוקרים בסיטואציה רפואית ייחודית – בחולי אפילפסיה שבמוחם הושתלו אלקטרודות מיוחדות. בקרב חולים אלו, תפקידן של האלקטרודות הינו לזהות את המוקד המדויק של ההתקפים האפילפטיים. אלקטרודות אלו, דקות כחוט השערה, מסוגלות להקליט את הפעילות של תאי עצב בודדים בקרבתם. החולים מאושפזים ומנוטרים עד שנאסף מספיק מידע על ההתקפים שלהם, ובהמשך הרופאים מנטרלים בניתוח את האזור הגורם להתקפים. סיטואציה ייחודית זו יצרה הזדמנות פז שאיפשרה לחוקרים מתחום מדעי המוח גישה ישירה אל המוח האנושי.
לחוקרים יש גישה אל רמת תאי העצב בחיות מעבדה, אך הן אינן מסוגלות לדווח על החוויות הסובייקטיביות שלהן, לכן יש צורך גם במחקרים בהשתתפות בני אדם. "עד כה, השתמשנו באמצעים חיצוניים ועקיפים כדי למדוד פעילות מוחית – למשל מכשירים כמו fMRIו- EEG." מסבירה ד"ר גלברד-שגיב. "אך כאן, כאשר האלקטרודות הושתלו במוח אנושי למטרות רפואיות, נוצרה גם הזדמנות מחקרית נדירה: למדוד ולהקליט את הפעילות החשמלית המוחית, באופן ישיר וברזולוציה חסרת תקדים של תא העצב הבודד. במקביל ניתן לקבל מהאדם דיווח על חוויותיו הסובייקטיביות."
במחקר לקחו חלק: ד״ר ליעד מודריק מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ומבית הספר סגול באוניברסיטת תל אביב, פרופ׳ כריסטוף קוך מהמכון לחקר המוח ע״ש אלן, ופרופ׳ יצחק פריד מהמחלקה לנוירוכירורגיה באוניברסיטת UCLA, ומבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל אביב. המחקר התבצע במרכז הרפואי האוניברסיטאי ב-UCLA, במרכז הרפואי ע״ש סוראסקי בתל אביב, באוניברסיטת תל אביב, ובמכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech). המאמר התפרסם בחודש מאי 2018 בכתב העת היוקרתי Nature Communications.
ניסוי הזהב של מחקר התודעה
במסגרת המחקר הוצגו לכל נבדק שתי תמונות בו-זמנית – תמונה שונה לכל עין: לדוגמא, תמונה של נחש לעין ימין ובמקביל תמונה של פרצוף לעין שמאל. כשמציגים לכל עין תמונה שונה, המוח אינו מצליח לשלב בין שתיהן, ונוצרת 'יריבות דו-עינית' - מצב שבו הנבדק רואה בכל פעם רק תמונה אחת, והן מתחלפות לסירוגין מבלי שתהיה לנבדק שליטה על התהליך. הייחודיות של המצב הזה הוא יצירת הפרדה בין הגירוי החיצוני והחוויה החושית: המציאות החיצונית אינה משתנה, כי לכל עין מוצגת תמונה קבועה, ולכן ברגעי החילוף ניתן לבודד את השינויים בפעילות המוחית הקשורים לשינויים בחוויה עצמה.
"בדרך זו הצלחנו לבודד את הרגע המכריע שבו פורצת חוויה חדשה למודעות," אומרת ד"ר ליעד מודריק. "אפשר לומר שזהו ניסוי הזהב של מחקר התודעה, וכאן הצלחנו לבצע אותו בבני אדם ברמת תא העצב הבודד ",אומר פרופ' יצחק פריד.
החוקרים מצאו שינוי בפעילות בתאי עצב באונה הקדמית האמצעית, שמתחיל 2 שניות לפני שהנבדק מדווח על התחלפות התמונה שהוא רואה. בהמשך, שנייה אחת לפני הדיווח, נרשמת פעילות חשמלית גם באונה הרקתית האמצעית, באזורים הקשורים לפעילות ויזואלית. מדובר בפרקי זמן ארוכים מאוד במונחים של הפעילות המוחית, שנמדדת באלפיות השנייה. על מנת לוודא שהפעילות הזו קשורה באמת להופעת החילופים הספונטניים, החוקרים הקרינו לנבדקים בצורה נורמלית על גבי המסך, 'סרט חוזר' של חילופי התמונות הספונטניים שעליהם דיווחו בזמן היריבות הדו-עינית. במקרה זה, כאשר החילופים בחוויה נבעו ממקור חיצוני ולא ממקור פנימי, נרשמו זמני תגובה קצרים בהרבה.
.
על סמך ממצאיהם מעריכים החוקרים כי תאי העצב שנמדדו הינם אכן חלק מהרשת העצבית היוצרת שינויים בחוויית הראיה המודעת. "המחקר החדש מקרב אותנו צעד נוסף לעבר הבנת התודעה והחוויה המודעת, ברמה הברורה והממשית ביותר – רמת הפעילות החשמלית בתא העצב הבודד," מסכמת ד"ר גלברד-שגיב .
מחקר
06.12.2017
האם טיפול בתא לחץ יכול לרפא אלצהיימר?
הטיפול בתא לחץ כבר הוכח כיעיל בשיפור מצבם של חולים שלקו בשבץ מוחי או סובלים מחבלות ראש
- רפואה
- מדעי החיים
- מוח
- רפואה ומדעי החיים
האם עולם הרפואה בדרך לפריצת דרך נוספת בטיפול באלצהיימר? חוקרים באוניברסיטת תל אביב סבורים שכן: טיפול חדש ומהפכני בתא לחץ הביא לאחרונה לשיפור במצבם של עכברים החולים במחלה. מדובר בשיטת טיפול מוכרת ומקובלת, שכבר היום נמצאת בשימוש.
אלצהיימר היא הצורה הנפוצה ביותר של דמנציה (שיטיון) באוכלוסייה המבוגרת, ולמרות ההתקדמות המשמעותית במחקר עדיין לא נמצא לה טיפול אפקטיבי. במחלת האלצהיימר מתרחשים תהליכים רבים, בהם גם פגיעה באספקת החמצן למוח, בעקבות זרימת דם נמוכה לאזור.
100% חמצן
"המחקר שלנו מראה שטיפול בחמצן בתא לחץ משפר בו-זמנית, ובאופן משמעותי, מספר תהליכים שנפגעו כתוצאה מהמחלה – ובכך מביא לשיפור התנהגותי", מסביר פרופ' אורי אשרי, מבית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, שהוביל את המחקר החדש. "הטיפול כולל נשימה של אוויר המכיל 100% חמצן בתנאי לחץ שגדולים מ-1 אטמוספירה, במטרה להגדיל את אספקת החמצן לרקמות פגועות ולהאיץ את תהליכי הריפוי".
לאחרונה הוכח שטיפול מסוג זה עשוי לשפר את מצבם של חולים שלקו בשבץ מוחי או חולים הסובלים מחבלות ראש - גם שנים לאחר האירוע. הטיפול בתא לחץ הינו זמין ומיידי, ומשמש כבר היום בקליניקות כטיפול מקובל לשורת מצבים רפואיים, לרבות הפרעות נוירולוגיות.
למחקר היו שותפים חוקרים נוספים מבית הספר סגול למדעי המוח ומהפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס. וייז באוניברסיטת תל אביב: הדוקטורנטית רונית שפירא מהמחלקה לנוירוביולוגיה, פרופ' בקה סולומון מהמחלקה לביוטכנולוגיה, פרופ' דן פרנקל מהמחלקה לנוירוביולוגיה ופרופ' שי אפרתי מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב וממרכז סגול לרפואה היפרברית במרכז הרפואי אסף הרופא.
הפחתה בגורמי דלקת ושיפור תפקודים מוחיים
במחקר החדש התגלה שטיפול בתא לחץ הביא לשיפור משמעותי במצבם של עכברים החולים באלצהיימר, שיפר את מצב המחסור בחמצן במוחם (פי 5.6) והפחית אצלם משמעותית (65%) את הופעת הסמנים הפתולוגיים המאפיינים את המחלה. במקביל סייע הטיפול להפחתת דלקת במערכת העצבים, ותרם באופן מובהק לשיפור היכולות הקוגניטיביות של העכברים.
החוקרים רונית שפירא ופרופ' אשרי מסבירים כי יידרשו מחקרים נוספים על מנת להעריך את האופנים השונים שבהם הטיפול בתא לחץ משפיע על המחלה, או את השפעותיו החיוביות על אוכלוסיות אלצהיימר שונות, אך עם זאת, הטיפול בחמצן מהווה פלטפורמה חדשה בעלת פוטנציאל חיובי ובטוח לטיפול במחלה.
"עבודת המחקר מדגימה לראשונה בצורה ישירה, על רקמת המוח, את המנגנונים השונים שבהם הטיפול בתא לחץ יכול להביא לשיפור תפקודיים מוחיים", אומר פרופ' שי אפרתי. "בהקשר של בני אדם, יש להניח כי הטיפול צריך להינתן בשלבים המוקדמים של הירידה הקוגניטיבית, לפני שישנו איבוד משמעותי של רקמת המוח, ופה יש אתגר משמעותי בזיהוי מוקדם של המחלה".
לדברי פרופ' אורי אשרי, על סמך ממצאי הניסוי בעכברי מודל, מתגבשים בימים אלה פרוטוקולים טיפוליים, שיהוו בסיס למחקרים עם חולים שיתחילו בעתיד הקרוב.
מחקר
14.09.2017
הבזקי זיכרון: מנגנון מוחי ללמידה מהירה
חוקרים באוניברסיטת תל אביב זיהו מנגנון למידה מוחי שעשוי בעתיד לחסוך לנו תהליכים מייגעים של שינון ותרגול החומר הנלמד
- מדעי החברה
- מוח
- חברה
- רפואה ומדעי החיים
כולנו מכירים את החוויה המלחיצה של לימודים למבחן. מירוקרים בצהוב, סיכומים, רשימות, פתקיות וקריאות חוזרות של אותו החומר, בתקווה שייטמע בצורה החזקה והיציבה ביותר בזיכרון. כל חיינו למדנו ששינון, חזרתיות ותירגול הם הדרך הטובה ביותר להטמיע מידע בזיכרון. אך האם זו הדרך היחידה והיעילה ביותר? חשבו שוב.
חוקרים באוניברסיטת תל אביב זיהו מנגנון במוח האדם, שמאפשר למידה יעילה באמצעות מספר חשיפות של שניות אחדות, במקום שינון וחזרות במשך שעות. "הממצאים שלנו מאתגרים את כל הגישות והתיאוריות המקובלות של למידה וזיכרון," אומר מוביל המחקר, ד"ר ניצן צנזור מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ומבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. "כולנו הורגלנו משחר ילדותנו שכדי ללמוד חומר מסוים, או מטלה כלשהי – לדוגמה אלגברה או נגינה בפסנתר - עלינו לשנן, להתאמן ולתרגל שוב ושוב, בבחינת Practice makes perfect. המחקר שלנו חשף מנגנון למידה אחר, מהיר הרבה יותר, ויעיל לא פחות." המחקר פורץ הדרך התפרסם לאחרונה בכתב העת Nature Neuroscience.
10 שניות מול המסך
המחקר התמקד במטלה ויזואלית נפוצה במעבדות בעולם: כ-70 משתתפים, כולם בוגרים בריאים מעל גיל 18, נחשפו למגוון גירויים ויזואליים, שהבזיקו על מסך המחשב למשך כמה אלפיות השנייה, ולאחר מכן התבקשו לענות על שאלות בנוגע למה שראו: האם הקווים ישרים או נטויים? איזו אות ראיתם? וכדומה. במהלך המשימה, שארכה כשעה, קודד במוחם הזיכרון של אותה מטלה. החוקרים ביקשו לבדוק מהי הדרך היעילה ביותר לשפר את ביצועי המשתתפים, או במילים אחרות, לחזק את יכולת התפיסה הוויזואלית שלהם.
"ברוב המחקרים הנעזרים במטלה זו מקובל לזמן את המשתתפים למעבדה יום אחר יום, כדי לאפשר להם לתרגל שוב ושוב, מאות ואלפי פעמים, וכעבור זמן מה לבחון את ביצועיהם," מסביר ד"ר צנזור. "אנחנו פעלנו אחרת. לאחר המפגש הראשוני, שבו קודד הזיכרון במוחם, הזמנו את הנבדקים שלוש פעמים, בהפרש של ימים אחדים; בכל ביקור במעבדה חשפנו אותם ל-5 הבזקים של המטלה, באורך של כמה אלפיות השנייה כל אחד – כך שבסך הכל הם ישבו מול המסך כ-10 שניות בלבד כל פעם." השערת החוקרים, שהתבססה על מחקרים קודמים בבעלי חיים, הייתה שההבזקים הקצרים מפעילים מחדש את מנגנון הזיכרון במוח, וכך מייצרים למידה גם ללא תרגול ארוך ומייגע. בנוסף, מכיוון שהחשיפות בוצעו בהפרש של ימים אחדים זו מזו, הייתה למוח שהות להטמיע את הלמידה – בין היתר במהלך שנת הלילה.
כדי לבחון את השערתם, ערכו החוקרים מבדק מסכם, שבדק אם ובאיזו מידה השתפרו הנבדקים בביצוע המטלה. הממצאים מפתיעים: עקומת הלמידה והביצועים של הנבדקים שנחשפו רק להבזקים קצרים מדי כמה ימים לא נפלו במאומה מאלה של נבדקים שתרגלו את המטלה שעות ארוכות, יום אחר יום. בשני המקרים השתפרו הביצועים בכ-30%-20%.
אסטרטגיות למידה חסכוניות
"לממצאים שלנו עשויה להיות משמעות מרחיקת לכת בכל התחום של אסטרטגיות למידה," מסכם ד"ר צנזור. "אם די בהצתות קצרות של הזיכרון כדי להפעיל ולשפר את כל רשת הזיכרון שקודדה במוח, ייתכן שאפשר יהיה בעתיד לפתח אסטרטגיות למידה הרבה יותר חסכוניות ויעילות מאלה המקובלות היום, לצרכים רבים ושונים: מצד אחד עבור אנשים בריאים, כמו תלמידים במערכת החינוך, ומצד שני לשיקום והשבת תפקודים לאנשים עם פגיעות מוחיות. היום, בהמשך למחקר שעסק במטלה ויזואלית, אנחנו עורכים מחקר דומה הנוגע לזיכרון המוטורי, במטרה לחשוף את המנגנונים המוחיים האחראים לסוג למידה זה."
מחקר
02.12.2015
מחקר חדש קובע: אין מוח נשי ומוח גברי
חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב הצליחו להוכיח, באמצעות סריקות MRI, כי לא ניתן להחיל על מוחות אנושיים את ההגדרות "מוח נשי" או "מוח גברי"
- מדעים מדויקים
- מדעי החיים
- מדעי החברה
- מוח
- מדעים מדויקים
- רפואה ומדעי החיים
- חברה
שני מיני בני אדם ירדו לעולם - "זכר ונקבה ברא אותם", ומשחר ימי האנושות עוסקים שניהם בקשרים ובהבדלים שביניהם. עם התפתחות חקר המוח בעשורים האחרונים עלתה השאלה המסקרנת: האם השוני בין המינים משתקף גם במוחותיהם? ויותר מכך: האם לנשים יש 'מוח נקבי', ולגברים 'מוח זכרי'?
מחקר חדש מאוניברסיטת תל-אביב, המתבסס על סריקות MRIשל מוחות אנושיים, קובע כעת: במציאות לא קיימים שני סוגי מוחות נבדלים. ניתן אמנם לזהות מאפיינים הנפוצים יותר במוחות של נשים ומאפיינים הנפוצים יותר במוחות של גברים, אך מוחו של כל אדם הוא פסיפס ייחודי, המשלב בתוכו את שני סוגי המאפיינים.
את המחקר פורץ הדרך ביצעה פרופ' דפנה יואל מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ומבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל-אביב, בשיתוף עם חוקרים מהמחלקה לנוירוביולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס. וייז ומבית הספר למתמטיקה באוניברסיטת תל-אביב, ומדענים ממכון מקס פלנק בלייפציג ומאוניברסיטת ציריך. המאמר התפרסם ב- 30.11.15 בכתב העת היוקרתי PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
עד כמה מוח הוא 'נקבי' או 'זכרי'?
"במחקר שלנו ביקשנו לבחון אם קיימים שני סוגי מוחות, נקבי וזכרי, כמו שקיימים שני סוגים נבדלים וברורים של איברי מין," מסבירה פרופ' יואל. "אין ספק שיש הבדלים בין גברים לנשים, ומחקרים אף מצאו הבדלים בין מוחות של נשים למוחות של גברים. אך אין פירוש הדבר שלכל אדם פרטי יש 'מוח נקבי' או 'מוח זכרי' - כפי שיש לה/לו איברי מין נקביים או זכריים."
בשלב הראשון בחנו החוקרים ארבעה מאגרים של סריקותRI M של מוחות אנושיים - בסה"כ למעלה מ- 1,400 מוחות. בכל מאגר הם זיהו מגוון מאפיינים מדידים, כמו למשל גודלם של אזורים מסוימים, או עוצמת הקישורים בין אזורים שונים בהם נרשם השוני הרב ביותר בין נשים לגברים. לכל אחד מהאזורים (או הקשרים) הללו הם קבעו את הגדלים הנפוצים יותר בגברים לעומת נשים (ה'קצה הזכרי'), הגדלים הנפוצים במידה דומה בגברים ובנשים, והגדלים הנפוצים יותר בנשים לעומת גברים (ה'קצה הנקבי').
כעת בחנו החוקרים כל מוח בנפרד, ובדקו: האם קיימים בו אך ורק מאפיינים מן 'הקצה הזכרי' או רק מאפיינים מן 'הקצה הנקבי', או לחלופין שילוב כלשהו של מאפיינים משני הקצוות וממרכז ההתפלגות? המסקנות היו חד משמעיות: רק 0%-8% אחוז מהמוחות שנבדקו הכילו מאפיינים מאחד הקצוות בלבד. כל האחרים הכילו 'פסיפס' אישי וייחודי, ששילב בתוכו מאפיינים מחלקי התפלגות שונים.
"זה היה למעשה החידוש המרכזי במחקר שלנו," מסבירה פרופ' יואל. "עד היום דיווחו לא מעט מחקרים על הבדלים בין נשים לגברים בכל הנוגע לאזורים או קשרים ספציפיים במוח. המחקר שלנו הוא הראשון שעבר מרמת אזורים בודדים אל המוח כמכלול, ושאל האם אפשר לומר שמוחות הם או נשיים או גבריים."
בחלקו השני של המחקר בחנו החוקרים נתונים פסיכולוגיים (כגון תכונות אישיות, עמדות, מאפייני התנהגות) של יותר מ 5,500 בני אדם מ-3 מאגרים שונים. גם כאן, כמו בסריקות ה-MRI, הם מצאו הבדלים בין נשים לגברים בחלק מהמשתנים, אך לא מצאו כמעט אף אדם שהיו לו רק מאפיינים מהקצה הנקבי (כלומר, רק תכונות נשיות) או רק מאפיינים מהקצה הזכרי (כלומר, רק תכונות גבריות).
"לכל אדם, זכר או נקבה, יש אוסף ייחודי של תכונות גבריות ונשיות, וכך זה גם במוח," מסכמת ד"ר יואל. "עד היום הסתפקו המדענים בקביעה שקיימים הבדלים סטטיסטיים בין שני המינים. אנחנו הראינו, שהעובדה שיש הבדלים סטטיסטיים בין הקבוצות, אין פירושה שקיימים שני סוגים נבדלים של מוחות. במילים אחרות: יש מאפיינים שנפוצים יותר בגברים ויש מאפיינים שנפוצים יותר בנשים, אך, בניגוד להבדלים בין איברי המין, אין דבר כזה 'מוח נקבי' ו'מוח זכרי'".
.
מחקר
16.06.2015
טיפול בתא לחץ משפר את מצבן של נשים הסובלות מפיברומיאלגיה
החוקרים הצליחו להוכיח כי המקור לפיברומיאלגיה, מחלה הפוגעת בעיקר בנשים, מצוי במוח
- רפואה
- מוח
- רפואה ומדעי החיים
חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב וממספר מרכזים רפואים בארץ בשיתוף עם עמיתים מאוניברסיטת רייס בארה"ב, פיתחו טיפול חדשני ואפקטיבי לפיברומיאלגיה: חשיפה בתא לחץ לאוויר עשיר בחמצן. הטיפול החדש שיפר משמעותית את מצבן של 70% מהחולות שהשתתפו במחקר, ועשוי להקל על סבלן של מיליוני נשים בכל העולם.
המחקר התפרסם בחודש יוני 2015 בכתב העת PLOS One והשתתפו בו: ד"ר שי אפרתי, מנהל מרכז סגול לרפואה היפרברית במרכז הרפואי אסף הרופא, וחבר בסגל בית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל-אביב, פרופ' אשל בן-יעקב ז"ל – שהיה איש סגל בכיר בבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה ע"ד ריימונד ובברלי סאקלר ובבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל-אביב; פרופ' דן בוסקילה מאוניברסיטת בן-גוריון, מומחה בינלאומי לפיברומיאלגיה, וד"ר יעקב אבלין, ראש המרפאה לפיברומיאלגיה במכון לראומטולוגיה במרכז הרפואי תל-אביב ע"ש סוראסקי (איכילוב).
שיפור אצל 70% מהנשים
פיברומיאלגיה היא תסמונת כאב כרונית הפוגעת בכ-4-2% מהאוכלוסייה בעולם המערבי, 90% מהם נשים. כיום ידוע כי המחלה מופיעה בעיקר בשלושה מצבים: חבלת ראש, זיהום המערב את מערכת העצבים או סטרס נפשי קשה ומתמשך. מקורה של המחלה הקשה לא אותר עד כה, ולפיכך הטיפולים הניתנים עד כה לחולות מתייחסים אך ורק לסימפטומים, ויעילותם מוגבלת. המחקר החדש הצליח לגלות את הגורם הראשוני למחלה - שיבוש במנגנון מוחי האחראי על עיבוד הכאב, ולהציע לראשונה טיפול אפקטיבי.
"במחקרים קודמים בתא הלחץ מצאנו כי סדרת טיפולים משפרת משמעותית את מצבם של נפגעי שבץ מוחי וחבלות ראש," אומר ד"ר אפרתי. "גילינו כי מתן חמצן בלחץ גבוה מביא להתחדשות ולתיקון נזקים ברקמת המוח בחולים אלה, גם שנים רבות לאחר הפגיעה."
בעקבות ההצלחה המרשימה ביקשו החוקרים לבחון את יעילות השיטה לטיפול במחלות ופגיעות מסוגים אחרים, ובחרו בפיברומיאלגיה. במחקר השתתפו 60 נשים בנות 67-21 שנים, שאובחנו כסובלות מפיברומיאלגיה לפני יותר משנתיים. בתחילת המחקר נערך לכל המשתתפות מיפוי מוח ברזולוציה גבוהה, שמציג את פעילות המוח – באמצעות כלים אנליטיים שפיתח פרופ' בן-יעקב ז"ל. לאחר מכן חולקו הנשים לשתי קבוצות: חציין קיבלו את הטיפול, והמחצית השנייה שימשה כקבוצת בקרה.
הנשים שקיבלו טיפול הגיעו לתא הלחץ במרכז הרפואי אסף הרופא חמש פעמים בשבוע לאורך תקופה של חודשיים. כאן הן נחשפו לתנאים של 100% חמצן בלחץ של 2 אטמוספירות (פי 2 מהלחץ בתנאים רגילים) למשך שעה וחצי בכל ביקור. "התוצאה הייתה מעודדת ביותר," אומר ד"ר אפרתי. "מצבן של כ-70% מהנשים שטופלו בתא הלחץ השתפר במידה כזאת, שלא ניתן עוד להגדירן כחולות פיברומיאלגיה."
פגיעה במנגנון עיבוד הכאב
בתום סדרת הטיפולים עברו המשתתפות מיפוי מוח נוסף, שהעלה גילויים חשובים. לדברי ד"ר אפרתי: "מצאנו שינויים במוח התואמים לשיפור במצב הקליני, וזיהינו במדויק את האזורים במוח האחראים על הפיברומיאלגיה. למעשה איתרנו את המקור לתסמונת, והוכחנו שפיברומיאלגיה היא במהותה פגיעה במנגנון עיבוד הכאב במוח. הטיפול בתא לחץ מטפל בשורש הבעיה, ומתקן את רקמת המוח הפגועה, ולכן הוא יעיל כל כך. ייתכן שבעתיד נוכל אף לאבחן פיברומיאלגיה על סמך המאפיינים הנצפים במיפוי המוח."
בעתיד - טיפולי "אנטי אייג'ינג" למוח
כעת ממשיכים החוקרים בפרויקט מחקר מקיף על התחדשות רקמות המוח בתנאים של תא לחץ. מחקרם הבא יעסוק בחולים עם ירידה קוגניטיבית קלה, שעשויה להיות תחילתה של דמנציה. "אנחנו מאמינים שלטיפול בתא לחץ יש פוטנציאל גדול ככלי טיפולי למגוון גדול של מחלות ופגיעות שקשורות למוח," אמר בשעתו פרופ' בן-יעקב ז"ל. "כידוע, בעיות כאלה עלולות להיווצר בגיל המבוגר, עם הירידה ביעילות זרימת הדם הנושא חמצן אל המוח ובתוכו. לכן ייתכן בהחלט שהטיפול החדש יוכל לסייע לאנשים המצויים בשלבים מוקדמים של דמנציה או אלצהיימר, ולמנוע את התדרדרות המחלה. אולי בעתיד אף נוכל להעניק למוח טיפולי 'אנטי-אייג'ינג' – שיתחזקו אותו וישמרו את תפקודו עד יומנו האחרון."
מחקר
05.02.2015
מדוע בנים לוקים באוטיזם יותר מבנות?
מחקר באוניברסיטת תל-אביב חושף קשר בין גן חיוני מוכר לבין הבדלים בין המינים בנטייה להפרעות שמקורן במוח כגון אוטיזם ואלצהיימר
- מוח
- רפואה ומדעי החיים
מחקר חדש שנערך באוניברסיטת תל-אביב חשף כי הגן ADNP, החיוני להתפתחות המוח, משפיע באופן שונה על המוחות של שני המינים. בפרט, נמצא כי בקרת ה-ADNP על שני גנים - האחד קשור לסוג מסוים של אוטיזם, והאחר מוכר כגורם הסיכון העיקרי למחלת אלצהיימר - שונה בזכרים ובנקבות. החוקרים מעריכים כי ייתכן שזוהי תחילת הדרך להבנתן של שתי סוגיות מטרידות, המעסיקות חוקרים בכל העולם: מדוע בנים לוקים באוטיזם בשיעור גבוה פי 3 מבנות, ומדוע אחוז הנשים בקרב חולי האלצהיימר גבוה מאחוז הגברים.
המחקר נערך על ידי קבוצה בראשותה של פרופ' אילנה גוזס - מופקדת הקתדרה על שם לילי ואברהם גילדור לחקר גורמי גידול ומנהלת המעבדה ע"ש אלטון לנוירואנדוקרינולוגיה מולקולרית בפקולטה לרפואה של אוניברסיטת תל-אביב, וחברת סגל במרכז אדמס לחקר המוח ובבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטה. לדברי פרופ' גוזס, "מדובר בקצה חוט חשוב בדרך לפיענוח המנגנונים הגורמים לפתולוגיות במוח בכלל, ולהבדלים בין המינים בפרט. אנו מאמינים כי הממצאים שלנו, והמחקרים שיבואו בעקבותיהם, עשויים לסלול דרך לפיתוח תרופות שיסייעו למיליונים רבים בכל העולם." המחקר פורסם בפברואר 2015 בכתב העת Translational Psychiatry.
הגן ADNP - מפתח לפתרון החידה?
"לפני כ-15 שנה גילינו במעבדה שלי גן חדש, שקראנו לו ADNP," אומרת פרופ' גוזס. "הגן הזה אחראי על ייצורו של חלבון שנקרא אף הוא ADNP, שהוא חיוני להתפתחות המוח אצל העובר. בהמשך מצאנו כי ל-ADNP יש ביטוי משמעותי באזור ההיפוקמפוס של המוח, הקשור באופן הדוק לכישורי זיכרון ולמידה. מחקרים נוספים העלו כי ה-ADNP אחראי, בין היתר, על בקרה של שני גנים אחרים המתבטאים אף הם בהיפוקמפוס: גן הנחשב לגורם סיכון עיקרי לאלצהיימר, וגן מרכזי שנמצא קשור ישירות לסוג מסוים של אוטיזם. (עם זאת, חשוב לציין שקיים מכלול גדול של גנים-חלבונים המבקרים את האוטיזם ואת מחלת אלצהיימר)."
במחקרם בחרו פרופ' גוזס וקבוצתה לחקור שאלות חדשות ומרתקות: האם קיים הבדל בין המוח הנקבי למוח הזכרי - בכל הנוגע לנוכחותו ולהשפעתו של ה-ADNP? והאם הבדלים כאלה עשויים להסביר את הפער בין המינים בנטייה לאלצהיימר ולאוטיזם? החוקרים בדקו מודלים של עכברים, וכבר בתחילת המחקר מצאו כי בהיפוקמפוס של עכברים בריאים יש כמות גדולה יותר של החלבון ADNP, בהשוואה לנקבות. "כשבדקנו מוחות של בני אדם בניתוחים שלאחר המוות, הגענו לממצאים דומים" מספרת פרופ' גוזס.
בהמשך בחנו החוקרים את השפעתו של ה-ADNP בהיפוקמפוס על שני הגנים החשובים שהוא מבקר, הקשורים לאוטיזם ולאלצהיימר בהתאמה. הממצאים הראו שחסר ב-ADNP גורם לביטוי גבוה יותר של הגן לאלצהיימר אצל נקבות, ולעומת זאת, מגביר את ביטויו של הגן הקשור לאוטיזם אצל זכרים. המסקנה: ייתכן בהחלט שהגן ADNP הוא אחד הגורמים להבדלים הידועים בין המינים בנטייה לשתי ההפרעות.
פגיעה בלמידה ובזיכרון החברתי
כדי להבין טוב יותר את השפעת ה-ADNP על שני המינים, בדקו החוקרים גם את התנהגותם של העכברים. באמצעות שיטות של הנדסה גנטית הם יצרו עכברים עם חסר ב-ADNP, וחשפו אותם למגוון משימות קוגניטיביות ומצבים חברתיים. המחקר העלה כי החסר אכן משפיע באופן שונה על תפקודם והתנהגותם של זכרים ונקבות. אצל הזכרים נצפתה פגיעה קשה יותר - בעיקר ביכולות של למידה, זיכרון וזיכרון חברתי, והם התקשו לזהות עצמים חדשים ועכברים אחרים. הנקבות, לעומת זאת, הראו רק פגיעה מסוימת בזיכרון החברתי, בהשוואה לנקבות עם ביטוי תקין של ADNP. עם זאת, עצם הפגיעה בזיכרון החברתי, אצל שני המינים, מרמזת על קשר אפשרי בין החסר ב-ADNP לאוטיזם.
"המחקר שלנו מדגיש את ההבדלים הנוירולוגיים בין גברים לנשים, ואת הצורך לבחון בנפרד את תגובותיהם של שני המינים - בעיקר בניסויים קליניים שבודקים את יעילותן של תרופות חדשניות," מסכמת פרופ' גוזס. "בעקבות הממצאים אנחנו ממשיכים כעת לחקור את המנגנונים המוחיים הגורמים להבדלים הללו. אנחנו מאמינים שגילינו מפתח חשוב, שעשוי להניח תשתית לפיתוחם של טיפולים יעילים בעתיד."
